После того, как автомобилестроение постепенно в большинстве случаев перешло к применению в подвесках более компактных и точно работающих спиральных пружин вместо громоздких грубых рессор, логично ожидать продолжения эволюции ходовой части. Частично оно уже произошло – металл в упругих элементах часто заменяют на газ. Разумеется, заключённый под давлением в прочную оболочку. Но и простой заменой пружин на пневмобаллоны не обошлось, новая подвеска подразумевает активное применение электронных устройств и исполнительных механизмов.
Общие и уникальные узлы пневматических подвесок
Особенности использования пневматики в качестве упругих элементов повлекли за собой возможность дистанционного оперативного изменения характеристик подрессоривания. Начиная от простого изменения положения кузова над дорогой в статике и заканчивая элементами активного управления функциями.
В целом сохранив классификацию типов подвесок, пневмобаллоны вызвали появление ряда дополнительных устройств в ходовой части. Объём оборудования зависит от конкретной реализации разными производителями. Это могут быть электрические и механические компрессоры, клапанные площадки, электронные блоки управления, иногда наборы гидравлики. Таким системам нетрудно придавать свойства адаптации и выбора характеристик с места водителя. А внешне это будет в значительной мере напоминать традиционные зависимые подвески, двух- и многорычажные независимые, МакФерсон или простейшие скручивающиеся балки. Вплоть до полной взаимозаменяемости деталей, когда можно просто убрать пневматику и установить на то же место цилиндрические пружины.
Состав оборудования и отдельные узлы
Назначение и функции базовых элементов мало изменились по ходу эволюции пневмоподвесок, совершенствовались лишь их конструктивное исполнение и алгоритмы управления. Обычный состав включает в себя:
- пневмобаллоны, устанавливаемые вместо рессор или пружин;
- воздушный компрессор, поддерживающий и регулирующий давление в пневматиках;
- регулирующая и распределительная воздушная арматура с системой электромагнитных клапанов;
- воздушные фильтры и осушители;
- датчики высоты кузова по каждому колесу;
- управляющий электронный блок;
- пульт управления воздушной подвеской.
Возможно использование иных устройств, связанных с наличием добавочных функций.
Пневматические подушки (баллоны)
Упругий элемент подвески представляет собой воздушную рессору в широком смысле слова, теоретически пружина тоже является рессорой. Практически это воздух, находящийся под давлением в резинометаллическом чехле. Изменение геометрии оболочки возможно в заданных направлениях, армирование предотвращает произвольное отклонение от формы.
Возможна интеграция пневмоэлемента с демпфирующим амортизатором в едином конструктиве телескопической пневмостойки. Этим достигается компактность единого узла в составе, например, подвески типа МакФерсон. Внутри стойки имеется герметизированная камера со сжатым воздухом и обычная гидравлика классического амортизатора.
Компрессоры и ресиверы
Для компенсации утечек и оперативного изменения давления в пневмоэлементах система снабжена автономным компрессором с электроприводом от силового драйвера управляющего блока. Работа компрессора облегчается наличием воздушного накопителя – ресивера. Благодаря аккумулированию в нём сжатого воздуха, а также перепуску давления из баллонов, компрессор включается значительно реже, что экономит его ресурс, а также снижает нагрузку на узлы подготовки воздуха, его фильтрацию и осушку.
Давление в ресивере контролируется датчиком, по сигналам которого электроника подаёт команды на пополнение запасов сжатого газа, включая компрессор. Когда потребуется понижение клиренса, то избыток воздуха сбрасывается не в атмосферу, а поступает в ресивер.
Электронное регулирование
Получая информацию от датчиков дорожного просвета, обычно это элементы, связанные с положением рычагов и тяг подвески, а также о давлении в разных точках, электронный блок полностью контролирует положение кузова. Благодаря этому, подвеска приобретает принципиально новые функции, её можно сделать в различной степени адаптивной.
Для обеспечения новых возможностей введены связи контроллера с прочими системами автомобиля. Он в состоянии учитывать траекторию движения автомобиля, воздействия водителя на органы управления, скорость и характер дорожного покрытия. Становится достаточно просто оптимизировать поведение шасси, придавая ему пониженный центр тяжести для повышения устойчивости на большой скорости, минимизировать крены кузова, повысив тем самым безопасность автомобиля в целом. А на бездорожье наоборот, увеличить дорожный просвет, разрешить расширенную артикуляцию осей. Даже на стоянке автомобиль станет более дружелюбным к водителю, понижая высоту кузова для облегчения загрузки.
Практическое использование преимуществ пневмоподвески
Начав с простой регулировки дорожного просвета, конструкторы автомобилей стали внедрять в подвеску расширенные возможности. Это позволило, в том числе, внедрять пневматику в качестве опции на базово оснащённые обычной подвеской модели автомобилей. С последующей расширенной рекламой новых возможностей и окупаемостью вложенных в разработки средств.
Стало возможным раздельно управлять подвесками по сторонам автомобиля и по осям. Несколько фиксированных настроек предлагается на выбор в главном меню автомобиля. Кроме этого, доступна кастомизированная настройка для опытных пользователей с сохранением в памяти.
Особенно важны возможности пневматики для грузового транспорта, где велика разница в массе для загруженного и пустого автомобиля или автопоезда. Там системы управления клиренсом стали незаменимыми, никакие подрессорники не сравнятся с возможностями пневмобаллонов.
Для скоростных автомобилей важна адаптация подвески к работе на автомагистралях. Пониженный клиренс не только повышает устойчивость, но и улучшает аэродинамику, увеличивая экономичность и динамические способности.
Внедорожники на пневматике, особенно те, применение которых не ограничивается экстремальными условиями, способны значительно увеличивать показатели геометрической проходимости, когда это реально требуется. Опуская кузов до безопасного уровня при увеличении скорости, что происходит автоматически.
Комфорт также принципиально улучшается. Свойства газа под давлением в несколько раз предпочтительнее, чем любого пружинного металла. Характеристики подвесок в любых условиях, даже если не используется адаптация, будут полностью определяться амортизаторами, свойства которых гораздо легче и точнее программируются при настройке и изготовлении. А недостатки в виде усложнения и связанной с этим надёжности давно уже определяются не принципиальными особенностями, а заложенным производителем ресурсом.
